[发明专利]一种用于车用尿素水溶液除杂的功能化HMS分子筛吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于车用尿素水溶液除杂的功能化HMS分子筛吸附剂及其制备方法和应用，制备方法包括HMS分子筛的制备、改性HMS分子筛的制备、功能化HMS分子筛吸附剂的制备三个步骤；制备工艺反应温度温和，反应工艺简单、可控，制备得到的功能化HMS分子筛吸附剂能够同时重金属和有机杂质，且对高低浓度的物料体系均具有较好的吸附效果，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于分子筛吸附剂技术领域，更具体地，涉及一种用于车用尿素水溶液除杂的功能化HMS分子筛吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着环保政策的趋紧，选择性催化反应(Selective Catalytic Reduction,SCR)已经成为减少柴油发动机NO_x排放的强制方法。车用尿素为质量分数为32.5％的高纯尿素水溶液，应用于柴油汽车发动机尾气处理技术(SCR)技术中，可以通过催化剂催化，使NO_x还原为无污染的N₂再排放，达到减少汽车尾气中NO_x排放的目的。《国务院办公厅关于加强内燃机工业节能减排的意见》(国务院办公厅12号文件)提出的任务要求，加强柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液生产制造企业产品研发。因此制定了尿素水溶液产品执行GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液(AUS32)》标准。

尿素水溶液的喷射过程以及与混合器表面状态和发动机尾气的相互作用控制着氨气生成状态，并完成NOx的还原催化。然而，尿素水溶液中除尿素之外的有机杂质、溶解尿素的纯水纯度不够，都造成了SCR系统的内部结晶堵塞，这些杂质和堵塞都影响着SCR的性能和生命周期。有研究针对柴油车SCR后处理系统中出现的尿素结晶问题优化措施进行研究，提出了减小尿素喷射量、减小喷孔孔径、优化混合器结构、优化DOC出气口结构以及尿素水溶液添加剂等五项措施，但是其核心措施是减小尿素喷射量，必然是导致尾气排放不达标，属于治标不治本的举措。

柴油汽车发动机SCR系统出现诸多问题的核心还是由于尿素中的杂质对催化剂的活性有非常大的影响，甚至会导致失活，所以车用尿素对杂质离子和有机杂质有着严格的要求。目前国内主流的、应用最广泛的车用尿素生产技术是冷却结晶法，但此方法对尿素原料纯度要求很高，如果原料纯度不高，提纯步骤会相当复杂。因此，开发高效分离技术、制备高纯车用尿素产品具有重要的实际意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于车用尿素水溶液除杂的功能化HMS分子筛吸附剂。

本发明的另外一个目的在于提供一种上述功能化HMS分子筛吸附剂的制备方法，先用金属Zn掺杂改性，随后进行胺功能化，反应温度温和，反应工艺简单、可控。

此外，本发明还有一个目的在于一种上述能化HMS分子筛吸附剂在吸附车用尿素水溶液中杂质，特别是吸附其中重金属以及有机杂质的应用。

为实现上述目的，本发明如下技术方案：

一种用于车用尿素水溶液除杂的功能化HMS分子筛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

一种用于车用尿素水溶液除杂的功能化HMS分子筛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)HMS分子筛的制备：将四乙氧基硅烷、十二胺加入去离子水中，搅拌均匀后再加入乙醇溶剂，随后开始搅拌反应，反应完成后冷却至室温，接着洗涤多次，洗涤完成后经真空干燥处理，即得HMS分子筛；

(2)改性HMS分子筛的制备：将步骤(1)制备得到的HMS分子筛加入到去离子水中，接着加入含锌溶液，随后开始搅拌，搅拌完成后经真空干燥处理，即得改性HMS分子筛；

(3)功能化HMS分子筛吸附剂的制备：将3-氨丙基三甲氧基硅烷加入到乙醇溶剂中，随后加入步骤(2)制备得到的改性HMS分子筛，搅拌反应，反应完成后经真空干燥处理，即得功能化HMS分子筛吸附剂。